6

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Senyawa Organologam

Senyawa organologam adalah senyawa yang terdiri dari atom logam yang

berikatan dengan sedikitnya satu atom karbon dari gugus organik. Istilah

organologam biasanya didefinisikan agak longgar, dan atom fosfor, arsen, silikon,

ataupun boron yang berikatan dengan karbon termasuk dalam kategori ini. Tetapi

untuk senyawa yang mengandung oksigen, belerang, nitrogen, ataupun dengan

suatu halogen yang berikatan antara atom logam tidak termasuk sebagai senyawa

organologam. Sebagai contoh senyawa yang tidak termasuk organologam yakni

seperti (C3H7O4)Ti, karena gugus organiknya terikat pada Ti melalui atom

oksigen. Sedangkan senyawa yang dikatakan organologam yakni

(C6H5)Ti(OC3H7)3 karena adanya ikatan antara C dari gugus fenil secara langsung

dengan atom Ti. Jadi, bentuk ikatan dari senyawa organologam ini yang dapat

dikatakan sebagai jembatan antara kimia anorganik dan organik (Cotton dan

Wilkinson,1989).

Sifat dari organologam pada umumnya yakni adanya atom karbon yang bersifat

lebih elektronegatif dari kebanyakan logam yang dimilikinya. Beberapa

kecenderungan jenis-jenis ikatan yang terbentuk dari senyawa organologam

yaitu:

7

a. Senyawaan ionik dari logam elektropositif

Pada umumnya senyawaan organo dari logam yang relatif sangat

elektropositif bersifat ionik, tidak larut dalam pelarut organik, dan terhadap

udara dan air sangat reaktif. Senyawa ini akan terbentuk jika radikal pada

logam terikat pada logam dengan keelektropositifan yang sangat tinggi,

contohnya logam pada alkali atau alkali tanah. Kereaktifan dan kestabilan

senyawaan ionik ditentukan dari satu bagian yakni oleh kestabilan ion karbon.

Delokalisasi elektron yang memperkuat kestabilan dari garam logam ion-ion

karbon agar lebih stabil walaupun masih relatif reaktif. Contonya gugus dari

senyawa organik dalam garam-garam seperti (C5H5)2Ca2+.

b. Senyawaan yang memiliki ikatan –σ (sigma)

Senyawaan dari organo dimana sisa organiknya yang terikat pada suatu

atom logam dengan suatu ikatan dapat digolongkan sebagai ikatan kovalen

(masih terdapat karakter-karakter ionik dari senyawaan ini) yang dibentuk

oleh kebanyakan logam dengan keelektropositifan yang relatif lebih kecil

dari golongan pertama diatas, yang dengan hubungan beberapa faktor

berikut ini:

1. Kemungkinan penggunaan orbital d yang lebih tinggi, contohnya pada

SiR4 yang tidak tampak dalam CR4.

2. Kemampuan donor dari aril atau alkil dengan pasangan elektron

menyendiri.

3. Keasaman dari asam lewis sehubungan dengan kulit valensi yang tidak

penuh contohnya pada BR2 atau koordinasi yang tidak jenuh seperti

ZnR2.

8

4. Pengaruh dari perbedaan keelektronegatifan dari ikatan ligam-karbon (M-C)

atau ikatan karbon-karbon (C-C)

c. Senyawaan yang terikat nonklasik

Banyak senyawaan organologam terdapat jenis ikatan logam pada karbon yang

tidak dapat dijelaskan dalam bentuk pasangan elektron/kovalen atau ionik.

Contohnya, dari golongan alkali yang terdiri dari Li, Be, dan Al yang memiliki

gugus alkil berjembatan. Dalam hal ini, atom ada yang memiliki sifat

kekurangan elektron contohnya pada atom boron pada B(CH3)3. Pada atom B

termasuk golongan IIIA, yang memiliki 3 elektron valensi, sehingga cukup

sulit untuk membentuk oktet pada konfigurasinya dalam senyawaan. Pada atom

B ada kecenderungan untuk memanfaatkan orbital-orbital kosong yakni dengan

menggabungkannya pada gugus suatu senyawa yang memiliki kelebihan

pasangan elektron yang menyendiri senyawa ini dibagi menjadi dua golongan:

1. Senyawa organologam yang terbentuk diantara logam-logam transisi

dengan alkuna, alkena, benzen, dan senyawa organik yang bersifat tak

jenuh lainnya.

2. Senyawa organologam yang terdapat gugus-gugus alkil berjembatan.

(Cotton dan Wilkinson,1989).

9

B. Senyawa Organotimah

Senyawa organotimah adalah senyawa organologam yang disusun oleh satu atau

lebih ikatan antara atom timah dengan atom karbon (Sn-C). Senyawa ini

umumnya adalah senyawa antropogenik, kecuali metiltimah yang mungkin

dihasilkan melalui biometilasi di lingkungan. Atom Sn dalam senyawa

organotimah umumnya berada dalam tingkat oksidasi +4. Rumus struktur

senyawa organotimah adalah RnSnX4-n (n=1-4), dengan R adalah gugus alkil atau

aril (seperti: metil, butil, fenil, oktil), sedangkan X adalah spesies anionik (seperti:

klorida, oksida, hidroksida, merkaptoester, karboksilat, dan sulfida).

Bertambahnya bilangan koordinasi bagi timah dimungkinkan terjadi, karena

atomnya memiliki orbital d (Sudaryanto, 2001). Tetraorganotimah dan

triorganotimah klorida umumnya digunakan sebagai intermediet pada preparasi

senyawaan organotimah lainnya. Tetrafeniltimah larut dalam pelarut organik dan

tidak larut dalam air. Senyawaan organotimah cenderung memiliki karakter satu

atau lebih ikatan kovalen antara timah dan karbon. Dari sisi fisika dan kimia,

senyawa organotimah merupakan monomer yang dapat membentuk

makromolekul stabil, padat (metiltimah, feniltimah, dan dimetiltimah) dan cairan

(butiltimah) yang sangat mudah menguap, menyublim, dan tidak berwarna serta

stabil terhadap hidrolisis dan oksidasi. Atom halogen, khususnya klor yang

dimiliki oleh senyawa organotimah mudah lepas dan berikatan dengan senyawa-

senyawa yang mengandung atom dari golongan IA atau golongan IIA sistem

periodik atau ion logam positif lainnya. Meskipun kekuatan ikatannya bervariasi,

akan tetapi atas dasar sifat itulah senyawa-senyawa turunan organotimah dapat

disintesis (Grenwood and Earshaw, 1990).

10

Dari beberapa metode yang digunakan untuk sintesis senyawaan organotimah

telah banyak dikenal starting material (material awal) contohnya SnCl4

triorganotimah halida yang lazim digunakan sebagai starting material untuk

sintesis berbagai senyawaan organotimah. Ada beberapa metode yang banyak atau

umum digunakan yakni:

a. Metode Grignard, Metode ini memerlukan kondisi yang inert, yakni jauh dari

nyala api secara langsung dan bersifat in situ.

4 RCl + 4 Mg 4 RMgCl

4 RMgCl + SnCl4 R4Sn + 4 MgCl4

b. Metode Wurst, persamaan reaksinya yakni:

8 Na + 4 RCl 4 R-Na+ + 4 NaCl

4 R-Na+ + SnCl4 SnR4 + 4 NaCl

c. Metode menggunakan reagen alkil aluminium, yakni metode yang mulai di

dikenal pada awal tahun 1960-an. Adapun persamaan reaksinya dituliskan

sebagai berikut:

4 R3Al + 3 SnCl4 3 R4Sn + 4 AlCl3

(Cotton and Wilkinson, 1982).

1. Senyawa Organotimah Halida

Senyawa organotimah halida yakni dengan rumus umum RnSnX4-n (n = 1-3;

X = Cl, Br, I) pada umumnya merupakan padatan kristalin dan sangat

reaktif. Senyawa organotimah halida ini dapat disintesis secara langsung

11

melalui logam timah, Sn(II) atau Sn(IV) dengan alkil halida yang reaktif.

Metode ini secara luas digunakan untuk pembuatan dialkiltimah dihalida.

Sintesis secara langsung ini ditinjau ulang oleh Murphy dan Poller melalui

persamaan reaksi:

2 EtI + Sn Et2Sn + I2

Metode lain yang sering dipakai untuk pembuatan organotimah halida yakni

reaksi disproporsionasi tetraalkiltimah dangan timah(IV) klorida. Caranya

dengan mengubah perbandingan material awal, seperti pada persamaan reaksi

berikut:

SnR4 + 3 SnCl4 4 RSnCl3

SnR4 + SnCl4 2 R2SnCl2

3 SnR4 + SnCl4 4 R3SnCl

Ketiga persamaan reaksi di atas merupakan reaksi redistribusi kocheshkov.

Reaksinya berlangsung dalam atmosfer bebas uap air. Yield yang

diperoleh dengan metode diatas cukup tinggi.

Senyawa organotimah klorida digunakan sebagai kloridanya dengan memakai

logam halida lain yang sesuai seperti ditunjukkan pada persamaan reaksi

berikut:

R4SnCl4-n + (4-n) MX R4SnX4-n + (4-n) MCl

(X = F, Br atau I; M = K, Na, NH4) (Cotton dan Wilkinson, 1989).

12

2. Senyawa Organotimah Hidroksida dan Oksida

Produk kompleks yang didapat melalui hidrolisis dari senyawa trialkiltimah

halida dan senyawa yang berikatan R3SnX merupakan rute utama pada

trialkiltimah oksida dan trialkiltimah hidroksida. Pada reaksi berikut ini

menunjukkan prinsip tahapan intermediet.

OHR3SnX R2Sn XR2SnOSnR2X XR2SnOSnR2OH R2SnO

X atau

R3SnOH

(Cotton dan Wilkinson, 1982).

3. Senyawa Organotimah Karboksilat

Pada umumnya senyawa organotimah kerboksilat dapat disintesis melalui

melalui dua cara yaitu dari organotimah oksida atau organotimah

hidroksidanya dengan asam karboksilat, dan dari organotimah halidanya

dengan asam karboksilat. Metode yang biasa digunakan untuk sintesis

organotimah karboksilat yakni dengan menggunakan organotimah halida

sebagai material awal.

Organotimah halida direaksikan dengan garam karboksilat dalam pelarut

yang sesuai, biasanya aseton atau karbon tetraklorida. Reaksinya adalah

sebagai berikut:

RnSnCl4-n + (4-n) MOCOR RnSn(OCOR)4-n + (4-n) MCl

13

Reaksi esterifikasi dari asam karboksilat dengan organotimah oksida atau

hidroksida dilakukan melalui dehidrasi azeotropik dari reaktan dalam

toluena, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut:

R2SnO + 2 R’COOH R2Sn(OCOR’)2 + H2O

R3SnOH + R’COOH R3SnOCOR’ + H2O

(Cotton dan Wilkinson, 1989).

C. Timah

Timah atau stannum (Sn) memiliki nomor atom 50 yang memiliki warna putih

keperakan yang sulit untuk dioksidasi oleh udara pada suhu ruang. Timah dalam

tabel periodik termasuk golongan IV A dan berada pada periode 5 bersama-sama

dengan karbon, silikon, germanium dan timbal. Timah bersifat lebih

elektronegatif jika dibandingkan dengan timbal, tetapi memiliki sifat lebih

elektropositif dibandingkan karbon, silikon, dan germanium (Dainith, 1990).

Timah merupakan logam putih dan titik lebur dari timah 232°C. Timah dapat larut

dalam asam dan basa, senyawa-senyawa oksidanya dengan asam atau basa akan

membentuk garam. Timah tidak reaktif terhadap oksigen bila dilapisi oksida film

dan tidak terhadap air pada suhu biasa, akan tetapi mempengaruhi kilau pada

permukaannya (Svehla, 1985).

Dalam bentuk senyawaannya timah memiliki tingkat oksidasi +2 dan +4, tingkat

oksidasi +4 lebih stabil dari pada +2. Pada tingkat oksidasi +4, timah

menggunakan seluruh elektron valensinya, yaitu 5s2 5p2 dalam ikatan, sedangkan

pada tingkat oksidasi +2, timah hanya menggunakan elektron valensi 5p2 saja.

14

Tetapi perbedaan energi antara kedua tingkat ini rendah (Cotton dan Wilkinson,

1989).

Timah atau Stannum (Sn) memiliki tiga bentuk alotrop, yaitu timah abu-abu (α),

timah putih (β) dan timah rombik (γ). Pada suhu ruang, timah lebih stabil sebagai

logam timah putih (-Sn) dalam bentuk tetragonal. Sedangkan pada suhu rendah,

timah putih berubah menjadi timah abu-abu (-Sn) berbentuk intan kubik berupa

nonlogam. Perubahan ini terjadi cepat karena timah membentuk oksida film.

Peristiwa ini dikenal sebagai plak timah atau timah plague. Timah putih

mempunyai densitas yang lebih tinggi daripada timah abu-abu (Petrucci, 1999).

D. Asam 3-nitrobenzoat

Asam 3-nitrobenzoat memiliki rumus molekul C6H4(NO2)COOH dengan berat

molekul 167,12 gram/mol. Senyawa ini berbentuk padatan kristal kuning dengan

titik leleh 139C dan titik didih 341C. Struktur dari asam 3-nitrobenzoat dapat

dilihat pada Gambar 3.

Gambar 1. Struktur asam 3-nitrobenzoat.

15

Asam 3-nitrobenzoat memiliki nilai pKa 3,47 dan 10 kali lebih asam daripada

asam benzoat (Maki and Takeda, 2002). Senyawa ini larut dalam air dan stabil

dibawah kondisi dan temperatur ruang. Asam 3-nitrobenzoat banyak

dimanfaatkan dalam zat pewarna, dalam ilmu kedokteran misalnya dalam

preparasi obat-obatan, sebagai reagen, dan serbaguna dalam sintesis organik.

E. Aplikasi Senyawa Organotimah

Senyawa organotimah memiliki aplikasi yang luas dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi senyawa organotimah dalam industri antara lain sebagai senyawa

stabilizer polivinilklorida, pestisida nonsistematik, katalis antioksidan, antifouling

agents dalam cat, stabilizer pada plastik dan karet sintetik, stabilizer untuk parfum

dan berbagai macam peralatan yang berhubungan dengan medis dan gigi. Untuk

penggunaan tersebut, kurang lebih 25.000 ton timah dipergunakan per tahun

(Pellerito and Nagy, 2002). Senyawa organotimah yang umum digunakan sebagai

katalis dalam sintesis kimia yaitu katalis mono- dan diorganotimah. Senyawa

organotimah merupakan katalis yang bersifat homogen yang baik untuk

pembuatan polisilikon, poliuretan, dan untuk sintesis poliester (Van der Weij,

1981).

Dalam beberapa penelitian, telah didapat dan diisolasi senyawa organotimah(IV)

karboksilat yang menunjukkan sifat sebagai antimikroorganisme sehingga dapat

berfungsi sebagai antifungi dan antimikroba (Bonire et al., 1998). Diketahui

kompleks di- dan triorganotimah halida dengan berbagai ligan yang mengandung

nitrogen, oksigen, dan sulfur memiliki aktivitas biologi dan farmakologi, serta

16

digunakan sebagai fungisida dalam pertanian, bakterisida, dan agen antitumor

(Jain et al., 2002).

F. Analisis Senyawa Organotimah

Pada penelitian yang dilakukan, hasil yang diperolah dianalisis dengan

menggunakan spektrofotometer IR, spektrofotometer UV-Vis, dan analisis unsur C

dan H menggunakan alat microelemental analyzer.

1. Analisis Spektroskopi IR Senyawa Organotimah

Pada spektroskopi IR, radiasi inframerah dengan rentang panjang gelombang dan

intensitas tertentu dilewatkan terhadap sampel. Molekul-molekul senyawa pada

sampel akan menyerap seluruh atau sebagian radiasi itu. Penyerapan ini

berhubungan dengan adanya sejumlah vibrasi yang terkuantisasi dari atom-atom

yang berikatan secara kovalen pada molekul-molekul itu. Penyerapan ini juga

berhubungan dengan adanya perubahan momen dari ikatan kovalen pada waktu

terjadinya vibrasi. Bila radiasi itu diserap sebagian atau seluruhnya, radiasi itu

akan diteruskan. Detektor akan menangkap radiasi yang diteruskan itu dan

mengukur intensitasnya (Supriyanto, 1999).

Spektra IR memberikan absorpsi yang bersifat aditif atau bisa juga sebaliknya.

Sifat aditif disebabkan karena overtone dari vibrasi-vibrasinya. Penurunan

absorpsi disebabkan karena kesimetrian molekul, sensitifitas alat, dan aturan

seleksi. Aturan seleksi yang mempengaruhi intensitas serapan IR ialah

perubahan momen dipol selama vibrasi yang dapat menyebabkan molekul

17

menyerap radiasi IR. Dengan demikian, jenis ikatan yang berlainan (C-H, C-C,

atau O-H) menyerap radiasi IR pada panjang gelombang yang berlainan. Suatu

ikatan dalam molekul dapat mengalami berbagai jenis getaran, oleh sebab itu

suatu ikatan tertentu dapat menyerap energi lebih dari satu panjang gelombang.

Puncak- puncak yang muncul pada daerah 4000-1450 cm-1 biasanya

berhubungan dengan energi untuk vibrasi uluran diatomik. Daerahnya dikenal

dengan group frequency region (Sudjadi, 1985). Serapan inframerah gugus

fungsional senyawa organik ditunjukkan pada tabel 1.

Secara umum, spektrum serapan IR dapat dibagi menjadi tiga daerah:

a. Inframerah dekat, dengan bilangan gelombang antara 14.300 hingga

4.000 cm-1. Fenomena yang terjadi ialah absorpsi overtone C-H.

b. Inframerah sedang, dengan bilangan gelombang antara 4.000 hingga

650 cm-1. Fenomena yang terjadi ialah vibrasi dan rotasi.

c. Inframerah jauh, dengan bilangan gelombang 650 hingga 200 cm-1.

Fenomena yang terjadi ialah penyerapan oleh ligan atau spesi lainnya yang

berenergi rendah.

18

Tabel 1. Serapan inframerah gugus fungsional senyawa organik.

Bilangan gelombang (cm-1) Tipe ikatan Keterangan

3200-3600 O-H Ikatan hidogen dapatmemperlebarabsorpsi. Ikatan hidrogeninternal yang sangat kuat dapatmenutupi serapan C-H alifatikdan aromatic.

1372-1290 N-O Menunjukkan adanya ikatanN-O asimetri

3310-3320 C-Hasetilenik

Terdapat pada semua molekulorganik, karenanyakegunaannya untuk analisisgugus fungsi terbatas .

3000-3100 C-H aromatikdan etilenik

2850-2950 C-H alkana2500-3600 -COOH Serapan gugus karboksilat

sangat lebar, kuat. Puncak tajam

dekat 3500 cm-1 menunjukkanvibrasi O-H bebas (yang tidakberikatan hidrogen).

1680-1700 R-CON< Vibrasi gugus karbonil amidasekunder muncul dengan satupuncak, sedangkan untuk amidatersier tidak muncul puncak

(Fessenden dan Fessenden, 1986).

2. Analisis Spektroskopi UV-Vis Senyawa Organotimah

Pada spektroskopi UV-Vis, senyawa yang dianalisis akan mengalami transisi

elektronik sebagai akibat penyerapan radiasi sinar UV dan sinar tampak oleh

senyawa yang dianalisis. Transisi tersebut pada umumnya antara orbital ikatan

atau pasangan elektron bebas dan orbital antiikatan. Panjang gelombang serapan

merupakan ukuran perbedaan tingkat-tingkat energi dari orbital-orbital. Agar

elektron dalam ikatan sigma tereksitasi maka diperlukan energi paling tinggi dan

akan memberikan serapan pada 120-200 nm (1 nm = 10-7cm = 10 Å). Daerah ini

19

dikenal sebagai daerah ultraviolet hampa, karena pada pengukuran tidak boleh ada

udara, sehingga sukar dilakukan dan relatif tidak banyak memberikan keterangan

untuk penentuan struktur. Di atas 200 nm merupakan daerah eksitasi elektron dari

orbital p, d, dan orbital π terutama sistem π terkonjugasi mudah pengukurannya

dan spektrumnya memberikan banyak keterangan. Kegunaan spektrofotometer

UV-Vis ini terletak pada kemampuannya mengukur jumlah ikatan rangkap atau

konjugasi aromatik di dalam suatu molekul. Spektrofotometer ini dapat secara

umum membedakan diena terkonjugasi dari diena tak terkonjugasi, diena

terkonjugasi dari triena dan sebagainya. Letak serapan dapat dipengaruhi oleh

subtituen dan terutama yang berhubungan dengan subtituen yang menimbulkan

pergeseran dalam diena terkonjugasi dari senyawa karbonil (Sudjadi, 1985).

Elektron pada ikatan kovalen tunggal terikat dengan kuat dan diperlukan radiasi

berenergi tinggi atau panjang gelombang yang pendek untuk eksitasinya. Hal ini

berarti suatu elektron dalam orbital ikatan (bonding) dieksitasikan ke orbital

antiikatan. Identifikasi kualitatif senyawa organik dalam daerah ini jauh lebih

terbatas daripada dalam daerah inframerah, dikarenakan pita serapan pada daerah

UV-Vis terlalu lebar dan kurang terperinci. Tetapi gugus-gugus fungsional

tertentu seperti karbonil, nitro, dan sistem tergabung menunjukkan puncak

karakteristik dan dapat diperoleh informasi yang berguna mengenai ada tidaknya

gugus tersebut dalam molekul (Day and Underwood, 1998).

20

3. Analisis unsur dengan menggunakan microelemental analyzer

Mikroanalisis adalah penentuan kandungan unsur penyusun suatu senyawa yang

dilakukan dengan menggunakan microelemental analyzer. Unsur yang umum

ditentukan adalah karbon (C), hidrogen (H), nitrogen (N), dan sulfur (S).

Sehingga alat yang biasanya digunakan untuk tujuan mikroanalisis ini dikenal

sebagai CHNS microelemental analyzer. Hasil yang diperoleh dari

mikroanalisis ini dibandingkan dengan perhitungan secara teori. Walaupun

seringnya hasil yang diperoleh berbeda, perbedaan biasanya antara 1–5%,

namun analisis ini tetap sangat bermanfaat untuk mengetahui kemurnian suatu

sampel (Costecsh Analytical Technologies, 2011).

Prinsip dasar dari microelemental analyzer yaitu sampel dibakar pada suhu tinggi.

Produk yang dihasilkan dari pembakaran tersebut merupakan gas yang telah

dimurnikan kemudian dipisahkan berdasarkan masing-masing komponen dan

dianalisis dengan detektor yang sesuai. Pada dasarnya, sampel yang diketahui

jenisnya dapat diperkirakan beratnya dengan menghitung setiap berat unsur yang

diperlukan untuk mencapai nilai kalibrasi terendah atau tertinggi (Caprette, 2007).

4. Analisis Spektrofotometri 1H-NMR dan 13C-NMR

Spektrofotometri NMR atau spektrometri resonansi magnit inti berhubungan

dengan sifat magnit dari inti atom. Spektrometri NMR terdiri dari dua jenis yaitu

spektrometri 1H-NMR dan 13C-NMR. Dari spektrum 1H-NMR, akan dapat diduga

ada beberapa jenis lingkungan hidrogen dalam molekul, dan jumlah atom

hidrogen yang ada pada atom karbon tetangga (Sudjadi,1983). Pada spektrum 13C-

21

NMR dapat diketahui keadaan lingkungan atom karbon tetangga, apakah dalam

bentuk atom primer, sekunder, tersier, atau kuarterner.

Spektrometer NMR yang menganalisis inti dari atom akan mengalami efek dari

medan magnet kecil pada lingkungan didekatnya. Elektron yang bersirkulasi

menyebabkan terjadinya medan magnet pada inti atom. Saat medan magnet lokal

dalam atom berlawanan dengan medan magnet di luarnya, hal ini dinamakan inti

atom tersebut “terperisai”. Inti yang terperisai memiliki kekuatan medan efektif

yang lebih rendah dan beresonansi pada frekuensi yang lebih rendah. Hal ini

menghasilkan setiap jenis inti dalam molekul akan memiliki frekuensi resonansi

yang agak berbeda. Perbedaan ini dinamakan geseran kimia. Nilai geseran kimia

ini memiliki satuan ppm. Nilai geseran kimia dari beberapa jenis senyawa dengan

TMS sebagai titik nol-nya dapat dilihat pada tabel 2 (Settle,1997).

Tabel 2. Nilai geseran kimia untuk 1H dan 13C NMR.

Jenis Senyawa 1H 13CAlkana 0.5-1.3 5-35

Alkana termonosubstitusi 2-5 25-65Alkana Terdisubstitusi 3-7 20-75

R-CH2-NR2 2-3 42-70R-CH2-SR 2-3 20-40R-CH2-PR3 2.2-3.2 50-75R-CH2-OH 3.5-4.5 50-75R-CH2-NO2 4-4.6 70-85

Nitril - 100-120Alkena 4.5-7.5 100-150

Aromatik 6-9 110-145Benzilik 2.2-2.8 18-30

Asam 10-13 160-180Ester - 160-175

Hidroksil 4-6 -

(Settle,1997).

22

G. Pengertian Bakteri

Bakteri adalah sel prokariotik yang khas, uniselular, pleomorfik dan tidak

mengandung struktur yang terbatasi membran di dalam sitoplasmanya. Sel-

selnya secara khas berbentuk bola (kokus), batang (basilus), atau spiral

(spirilium). Ukurannya berkisar antara 0,1 sampai 0,3 µm dengan diameter

sekitar 0,5 sampai 1,0 µm. Berdasarkan pewarnaan gram, bakteri dibagi

menjadi dua yaitu bakteri gram positif dan gram negatif. Keduanya

mempunyai respon yang berbeda terhadap antibiotik karena adanya

perbedaan struktur dan komposisi dari dinding selnya (Pelczar and Chan, 1986).

Bakteri gram negatif mengandung lipid, lemak atau substansi seperti lemak

dalam persentasi lebih tinggi dari pada yang dikandung bakteri gram positif.

Dinding sel bakteri gram negatif lebih tipis dibanding bakteri gram positif.

Struktur bakteri gram negatif memiliki membran lapisan luar yang

menyelimuti lapisan tipis peptidoglikan, struktur luar peptidoglikan ini

adalah lapisan ganda yang mengandung fosfolipid, protein dan

lipopolisakarida (LPS). LPS terletak pada lapisan luar dan merupakan

karakteristik bakteri gram negatif. Sementara sel bakteri Gram positif

memiliki dinding sel yang terdiri atas lapisan peptidoglikan yang tebal

dimana didalamnya mengandung senyawa teikoat dan lipoteikoat (Pelczar

and Chan, 1986).

23

H. Bakteri B. subtilis

B. subtilis adalah kuman berbentuk batang, gram negatif dan mempunyai spora,

fakultatif anaerob dapat bergerak dengan flagella yang peritrika. Mikroorganisme

ini sering sebagai indikator terhadap kontaminasi karena ketahanannya dalam

mempertahankan diri dengan terbungkus oleh spora tadi (Jawettz, 1992).

Bacillus subtilis merupakan bakteri Gram positif, berbentuk batang, dapat

tumbuh pada kondisi aerob dan anaerob. Sporanya tahan terhadap panas (suhu

tinggi), mampu mendegradasi karbohidrat (Cowan dan Steel’s, 1973). Bacillus sp.

mempunyai sifat di antaranya :

1. Mampu tumbuh pada suhu lebih dari 50 oC dan suhu kurang dari 5 oC

2. Mampu bertahan terhadap pasteurisasi

3. Mampu tumbuh pada konsentrasi garam tinggi (>10%)

4. Mampu menghasilkan spora

5. Mempunyai daya proteolitik yang tinggi dibandingkan mikroba lainnya.

(Wongsa and Werukhamkul, 2007).

I. Pengukuran Aktivitas Antibakteri

Uji aktivitas antibakteri terdiri dari dua metode utama yaitu:

1. Metode Difusi

Pada metode difusi ini zat antibakteri akan berdifusi ke dalam lempeng agar yang

telah ditanami bakteri. Pelaksanaan teknik ini secara umum adalah dengan

menginokulasikan kuman secara merata di seluruh permukaan media agar,

24

kemudian sampel yang diuji ditempatkan di atas permukaan tersebut. Setelah

inkubasi, selama 18 - 24 jam, 37oC akan terbentuk zona hambat disekelilingnya

reservoir sampel. Pengamatan berdasarkan ada atau tidaknya zona hambatan

pertumbuhan bakteri disekeliling cakram. Ada tiga macamnya teknik difusi, yaitu,

cara parit, cara lubang atau sumuran, dan cara cakram. Pada metode parit, media

agar yang ditanami bakteri dibuat parit yang kemudian diisi dengan larutan yang

mengandung zat antibakteri dan diinkubasi selama 18 - 24 jam pada suhu 37oC.

Kemudian dilihat ada atau tidaknya zona hambatan di sekeliling parit (Balsam and

Sagarin, 1972; Jawetz et al., 1986). Cara lubang atau sumuran, pada media agar

yang ditanami bakteri dibuat lubang atau dengan meletakkan silinder besi tahan

karat pada medium agar yang kemudian diisi dengan larutan yang mengandung

zat antibakteri dan diinkubasikan selama 18 – 24 jam pada suhu 37oC dan dilihat

ada atau tidaknya zona hambatan di sekeliling silinder (Balsam and Sagarin, 1972;

Jawetz et al., 1986). Cara cakram, pada media agar yang ditanami bakteri

diletakkan di atas kertas cakram yang mengandung zat antibakteri dan

diinkubasikan selama 18 – 24 jam pada suhu 37oC, kemudian dilihat ada atau

tidaknya zona hambatan di sekeliling cakram. Cara lubang maupun cara cakram

terdapat persamaan dimana larutan akan berdifusi secara tiga dimensi. Sedangkan

pada cara parit, sampel hanya berdifusi secara dua dimensi (Jawetz et al., 1986).

25

2. Metode Dilusi

Metode ini biasanya digunakan untuk menentukan Konsentrasi Hambat Minimum

(KHM) sampel antibakteri terhadap bakteri uji. Metode dilusi ini dilakukan

dengan mencampurkan zat antibakteri dengan media yang kemudian

diinokulasikan dengan bakteri. Pengamatannnya dengan melihat ada atau tidaknya

pertumbuhan bakteri (Lorian, 1980). Berdasarkan media yang digunakan dalam

percobaan, metode ini dibagi menjadi dua yaitu penipisan lempeng agar dan

pengenceran tabung. Pada penipisan lempeng agar, zat antibakteri yang akan diuji

dilarutkan lebih dahulu dalam air suling steril atau dalam pelarut steril lain yang

sesuai. Kemudian dilakukan dengan pengenceran secara serial dengan kelipatan

dua sampai kadar terkecil yang dikehendaki. Hasil pengenceran dicampur dengan

medium agar yang telah dicairkan kemudian didinginkan pada suhu 45oC sampai

50oC. Setelah itu dituang ke dalam cawan petri steril, dibiarkan dingin dan

membeku. Lalu diinkubasikan pada suhu 37oC selama 30 menit. Pada tiap cawan

petri diinokulasikan dengan suspensi kuman yang mengandung kira-kira 105

sampai 106 sel kuman/mL. Untuk setiap seri pengenceran digunakan kontrol

negatif. KHM yaitu konsentrasi terkecil dari obat yang menghambat pertumbuhan

bakteri, sehingga tabung kaldu dengan konsentrasi sampel antibakteri tersebut

kelihatan jernih dan tidak memperlihatkan pertumbuhan bakteri bila dibandingkan

dengan kontrol (Jawetz et al., 1986; Lorian, 1980). Pada pengenceran tabung, zat

antibakteri dilarutkan dalam pelarut yang sesuai, kemudian diencerkan dengan

kaldu berturut-turut pada tabung-tabung yang disusun dalam satu deret terkecil

yang dikehendaki, dengan metode Kerby Bauwer yang dimodifikasi. Tiap tabung

26

yang berisi 1 mL campuran dengan berbagai kadar tersebut diinokulasikan dengan

suspensi kuman yang mengandung kira-kira 105 sampai 106 sel kuman/mL.

Diinkubasikan selama 18 sampai 24 jam pada suhu 37oC. Sebagai kontrol

gunakan paling sedikit satu tabung cair dengan inokulum bakteri tersebut. Kedua

cara di atas biasanya digunakan dalam penentuan Kadar Hambat Minimal (KHM)

(Lorian, 1980; Case and Johnson, 1984).